超並列光リンク技術のためのナノ構造面発光レーザアレイ

用于大规模并行光链路技术的纳米结构表面发射激光器阵列

• 批准号: 05F05332
• 负责人: 小山 二三夫
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05332/
• 关键词: 半導体レーザ; 光近接場; プラズモン; 面発光レーザ; フォトニック結晶

本研究では,次世代の超高速光通信ネットワークで用いられる波長1.2-1.3μm帯の面発光レーザの新しいモード制御技術を開拓し,完全単一モード化,高出力化,および高速化など,その極限性能を追及するとともに,その光ネットワークへの適用可能性を明らかにすることを目的とした.具体的には,高歪みGaInAs/GaAs量子井戸を用いて,動作波長域を1.2-1.3μm帯まで拡大するとともに,自己形成フォトニック結晶のハイブリッド集積,あるいは金属ナノ構造によるプラズモン結晶構造を付加して,強い偏光依存性とモード選択性を発現させ,高出力・高速動作可能な完全単一モード面発光レーザの実現を目指し,具体的には,以下の成果を得た.(1)金属ナノ構究造による面発光レーザの偏光制御金属ナノロッドを表面に装荷した面発光レーザの偏光制御手法を提案し,ナノロッドの形状制御により面発光レーザの偏光特性を自在に制御できることを実証した.FDTDによる数値計算により,矩形金属ロッドによる強い反射光の偏光依存性を明らかにするとともに,実際にGaAs系面発光レーザへ適用し,金属ナノロッドにおける偏光依存性のある散乱効果により,金属での吸収を抑えながら,偏光制御が可能であることが明らかになった.最大単一モード光出力は約1mWであり,ナノロッドアレイを用いることにより,通常GaAs系で用いられる上部出射型構造においても,その偏光制御への有効を実証した.(2)表面位相制御層導入による多波長集積化面発光レーザ表面に厚さの異なるSiO2位相制御層を形成し,30nmの波長スパンで波長制御が可能であることを明らかにするとともに,実際に約2nm波長間隔で4波長の多波長集積面発光レーザアレイを製作した.

This study aims to explore new control technologies for ultra-high-speed optical communication applications in the wavelength range of 1.2-1.3μm in the next generation, and to completely simplify the design, increase the output, increase the speed, and improve the ultimate performance of ultra-high-speed optical communication applications. Specifically, the high-resolution GaInAs/GaAs quantum well is used in the operation wavelength range of 1.2-1.3μm. When the wavelength range is large, the crystal structure is formed by itself. The crystal structure is enhanced. The strong polarization dependence and selectivity are realized. The high output and high speed operation may be completely independent. The following results were achieved. (1)The polarization control method of surface light emission in metal structure research is proposed. The polarization characteristics of surface light emission in metal structure research are freely controlled.FDTD calculation is carried out. The polarization dependence of strong reflected light in rectangular metal structure is clearly indicated. In fact, the polarization control method of GaAs system surface light emission is applicable. Metal polarization dependence and scattering effect, metal absorption and polarization control are possible. The maximum single-mode optical output is about 1mW, and the polarization control effect of GaAs system is proved. (2)The SiO2 phase control layer is formed at a wavelength of 30nm, and wavelength control is possible. In fact, the SiO2 phase control layer is formed at a wavelength interval of about 2 nm.

项目成果

Polarization Control of 1.2μm Single-mode VCSELs Using Photonic Crysral Polarizer

使用光子晶体偏振器对 1.2μm 单模 VCSEL 进行偏振控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 20th International Semiconductor Laser Conference WB3
• 作者: Dayal Bubu;T.Kawashima;Naoto Kitabayashi;Tomoyuki Miyamoto;Fumio Koyama;S;Kawakami
• 通讯作者: Kawakami

Polarization control of1.15um vertical-cavity surface emitting lasers using autocloned photonic crystal polarizer

利用自克隆光子晶体偏振器对1.15um垂直腔面发射激光器进行偏振控制

• 发表时间: 2007
• 期刊: Appl.Phys.Lett Vol.91
• 作者: Padullaparthi Babu Dayal;Naoto Kitabayashi;Tomoyuki Miyamoto;Fumio Koyama
• 通讯作者: Fumio Koyama

Polarization control of 0.85 μm GaAs VCSELs using Au-Sio2 nanostructures

使用 Au-SiO2 纳米结构控制 0.85 μm GaAs VCSEL 的偏振

• 发表时间: 2006
• 期刊: Photonics 2006 ThD2
• 作者: P.Babu Dayal;Jiro Hashizume;Fumio Koyama
• 通讯作者: Fumio Koyama

Polarization control of0.85gm vertical-cavity surface-emitting lasers integrated with gold nanorod arrays

金纳米棒阵列集成0.85gm垂直腔面发射激光器的偏振控制

• 发表时间: 2007
• 期刊: Appl.Phys.Lett vol.91
• 作者: Padullaparthi Babu Dayal;Fumio Koyama
• 通讯作者: Fumio Koyama

Plasmon enchanced optical near-field in metal-nano-aperture VCSEL with tight transverse mode confinement

具有紧密横模限制的金属纳米孔径 VCSEL 中的等离激元增强光学近场

• 发表时间: 2005
• 期刊: NPIS NFA4
• 作者: Jiro Hashizume;Fumio Koyama
• 通讯作者: Fumio Koyama